Способ проходки шахтного ствола

Способ проходки шахтного ствола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к подземному строительству с применением замораживания пород. Цель - повышение эффективности проходки путем управления процессом при многоцикличном оттаивании и промораживании вмещающих пород. Формируют ледопородное ограждение (ЛПО) 3, проходят ствол на расчетную глубину заходки, устанавливают внешнюю колонну 7. Закрепное пространство 8 заполняют бетоном, температура которого выше температуры ЛПО 3, слой 9 которого оттаивает. Определяют величину прогиба колонны 7, вычисляя ее предельное значение Δ по заданной формуле. При достижении Δ монтируют внутреннюю колонну 10. Бетонирование междуколонного пространства 11 производят при температуре бетона, большей или равной температуре бетона для бетонирования закрепного пространства 8. При оттаивании ЛПО 3 крепь разгружается, однако вследствие большей упругости внутренней колонны 10 щель между слоями крепи не раскрывается. Это обеспечивает сохранность гидроизоляции крепи. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (ц g Е 21 0 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4607871/23-03 (22) 21. 11.88 (46) 15. 11 . 90. Бюл. ¹ 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) А.В,Топорков, A,Ä.Ìèøåä÷åíêà и О.П,,Борисов (53) 624.139.,6? (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1126698, кл. E 21 D 1/12, 1983, Лось И.Ф. и др. Основные технологические решения проекта сооружения стволов Яковлевского рудника. — Шахтное строительство, 198 1, № 4, с .8- 14 . (54) СПОСОБ ПРОХОДКИ ШАХТНОГО СТВОЛА (57) Изобретение относится к подземному строителЬству с применением замораживания пород, Цель — повышение эффективности проходки путем управлеÄÄSUÄÄ 1606698 А 1 ния процессом при многоцикличном оттаивании и промораживании вмещающих пород. Формируют ледопородное ограждение (ЛПО) 3, проходят ствол на расчетную глубину заходки, устанавливают внешнюю колонну 7, Закрепное: пространство 8 заполняют бетоном, температура которого выше.температуры ЛПО 3, слой 9 которого оттаивает.

Определяют величину прогиба колонны

7, вычисляя ее предельное значение Д по заданной формуле. При достижении Д монтируют внутреннюю колонну

10. Бетонирование междуколонного пространства 11 производят при темпе— ратуре бетона, большей или равной

О температуре бетона для бетонирования . закреплого пространства 8. При оттаивании ЛПО 3 крепь разгружается, однако вследствие большей упругости внутренней колонны .10 щель между слоями крепи не раскрывается. Это обеспечивает сохранность гидроизоляции квепи.4 ил.

1606698 пр

К!.

Pg предельный относительный прогиб внешней опережаю55 щей колонны; радиус внешней колонны,м; величина горного давления на глубине эаходки, Н/м ;

Изобретение относится к подземному строительству в сложных горно-геологических условиях с применением искусственного замораживания горных пород.

Цель изобретения — повышение эффективности проходки путем управления процессом при многоцикличном оттаивании и промораживании вмещающих пород, 10

На фиг.1 показана фаза образования ледопородного ограждения вокруг шахтного ствола, общий вид; на фиг.2монтаж внешней колонны крепи; на фиг.3 — фаза монтажа внешней и внутренней колонн крепи; на фиг.4— дальнейшая углубка ствола.

Способ осуществляют следующим образом. В массиве обводненных глинистых или песчано-глинистых пород (фиг.1) с помощью ряда кольцеобразно расположенных замораживающих. колонок 2 формируют замкнутое ледо,породное ограждение 3 (и изоляцию зоны 1а) путем создания циркуляции 25 по колонкам 2 хладоносителя. Перед проходкой ствола 4 рассчитывают известным способом, например по Вяло ву С.С., безопасную высоту незакрепленной заходки. Проходку осуществляют буровзрывным способом, выдавая породу на поверхность 5.

После очистки забоя 6 от породы устанавливают сверху вниз внешнюю колонну 7 (фиг.2). Закрепное простраство 8 заполняют подогретым бетоном, который оттаивает слой 9 примыкающих пород 3. Затем снова углубляют ствол

4 на заданную глубину h>. В связи с оттаиванием слоя 9 происходит 40 уменьшение его в объеме на известную величину, вследствие чего практически высота незакрепленной зоны увеличивается, слагаясь из величин

h> и.h<, 45

После установки колонны 7 (фиг.2) определяют величину ее прогиба, .предельное значение которого вычисляют по формуле 2 50

«а — — — — - а у 2

Э (1) пр E >(h + к?

F — приведенная площадь попепр речного сечения комбинированной крепи, м ;

Š— модуль упругости внешней

В колонны . fl /м ;

h — высота незакрепленной часЪ ти ствола,м;

h — высота кольца внешней коk лонны в период восприятия нагрузок только внешней колонной, м.

При достижении величиной указанного прогиба предельного значения, монтируют снизу вверх внутреннюю колонну 10, укладывают снизу вверх междуколонный бетон 11 (фиг.3) и снова углубляют ствол (фиг.4) до отметки 12 после отверждения бетона междуколонного пространства, 3а период

)цикла углубки ствола и установки колонн крепи участки 9 оттаявшей породы дополнительно нагружаются за счет нагрузки от ползучести стен ледопо-. родного ограждения 3 и снова замерзают (в замкнутом объеме) с развитием больших давлений на крепь вследствие морозного пучения пород. Повы-шенная податливость колонны 7 но сравнению с податливостью колонны 10 способствует снижению этих напряжений морозного пучения. В дальнейшем при оттаивании ледопородного ограждения 3 повышенная податливость колонны 7 препятствует также образованию щели между слоем бетона 11 и крепыш

7. При оттаивании .ледопородного ограждения крепь разгружается, однако поскольку колонна 10 более упругая, она создает большие разгрузочные деформации при расширении, чем внешняя колонна 7„ вследствие чего щель между слоями крепи не раскрывается. Это обеспечивает также сохранность гидроизоляции крепи,. При этом бетонирование междуколонного пространства 11 производят при температуре бетона меньшей или равной температуре бетона для бетонирования закрепного пространства 8.

Пример. Рассмотрим применение предложенного способа при проходке шахтного вентиляционного ствола.В массиве обводненных песчано-глинистых пород бурят концентрично с диаметром кольца 15 м замораживающие скважины диаметром 0 15 м,глубиной 320 м, шаг скважин 1,2 м. Скважины оборудуют замораживающими колонками диаметром

1606698 6

Формула из о бр е т ения

0,12 и„ Подавая в колонки раствор хлористого кальция с температурой

20ОС, формируют замкнутое ледопородное ограждение со стенками толщиной

4,50 м, после чего буровзрывным способом проходят ствол заходками высотой по 2,0 м. После удаления отбитой породы устанавливают внешнюю опережающую колонну из монолитного бетона марки "400" с температурой 9, = 25 С, Внешнюю колонну устанавливают сверху вниз по мере углубки ствола заходками по 2 м. При высоте опережающей колонны h = 20 м с помощью съемных к штанг определяют величину конвергенции стенок опережающей колонны. При

R = 3s65 Ms g = 0s3s Pg = 25 » х10 Н/м; Р„= 1,01 M; E = 018»

М1(Р. 106 Н/м ; 1 = 2 м; h = 20

20 м по формуле (1) получают величину предельного относительного прогиба, „ = 0,0025.

После достижения прогйбом опережающей колонны g = P ° h< = 0 050 м 25 рр К заканчивают установку снизу вверх внутренней тюбинговой колонны из тюбингов типа ДЗМО с толщиной полки

0„04 м и укладку междуколонного бетона "M-500" слоем 8 = 0,25 м с тем- 30

О пературой Ю = 20 С, после чего цикл работ повторяют.

Таким образом, преимущества способа состоят в том, что обеспечивается регулирование предельной Величины нагружения и знакопеременного деформирования слоев комбинированной крепи совместно с примыкаемым к крепи массивом горных пород как в периоды многократного промерзания так и щ оттаивания ледогрунтовога ограждения и отдельных его элементов, что в. итоге уменьшает напряжения морозного пучения и снижает водопроницаемость крепи, повышая безопасность 45 проходческих работа в условиях больших глубин.

Способ проходки шахтногo ствола, включающий образование ледопородного ограждения, проходку ствола заходками с возведением опережающей внешней колонны комбинированной крепи и внутренней колонны, бетонирование закрепного и междуколонного пространств, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проходки путем управления процессом при оттаивании и промораживании вмещающих пород, бетонирование междуколонного пространства производят при температуре бетона, меньшей или равной температуре бетона для бетонирования эакрепного пространства, при этом возведение внутренней колонны и бетонирование междуколонного пространства прекращают при достижении предельной величины прогиба внешней колонны, определяемой по зависимости

Y .Pz

hn (5

Ф

FIIPES h + hg) где б — предельный относительный npot гиб внешней опережающей колонны

R — радиус внешней колонны,м; — коэффициент сопряжения слоев крепи;

P †. величина горного давления

2 на глубине заходки, н, м

F - приведенная площадь попепр речного сечения комбинированн ой крепи, м2;

Š— модуль упругости внешней колонны, Н/м °

h — высота незакрепленной час3 ти ствола,м;

h — высота кольца внешней кок лонны в период восприятия нагрузок только внешней колонной, м.

1606698 соотг. f

Фиг. 2

1606698

Составитель JI.×åðåïåíêèíà

Редактор M.Toâòèí . Техред N.Äèäûê

Корректор С,Иевкун

Заказ 3536 Тираж 383 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101